Question

砷化鎵為第三代半導(dǎo)體材料，晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示，
（1）砷化鎵可由（CH₃）₃Ga和AsH₃在700℃下反應(yīng)制得，反應(yīng)的化學(xué)方程式為

 

．
（2）AsH₃空間構(gòu)型為

 

．已知（CH₃）₃Ga為非極性分子，則其中鎵原子的雜化方式是

 

．
（3）砷化鎵晶體中最近的砷和鎵原子核間距為a cm，砷化鎵的摩爾質(zhì)量為b g?mol^-1，阿伏伽德羅常數(shù)值為N_A，則砷化鎵晶體密度的表達(dá)式

 

 g?cm^-3．

Answer 1

考點(diǎn)：晶胞的計(jì)算,判斷簡單分子或離子的構(gòu)型,原子軌道雜化方式及雜化類型判斷

專題：化學(xué)鍵與晶體結(jié)構(gòu)

分析：（1）根據(jù)反應(yīng)物、生成物結(jié)合反應(yīng)條件可書寫化學(xué)方程式；
（2）利用價(jià)層電子對(duì)互斥模型判斷分子的空間構(gòu)型和雜化方式；
（3）先根據(jù)直角三角形計(jì)算正四面體的邊長，確定晶胞的邊長，再根據(jù)ρ=

m

V

計(jì)算密度．

解答： 解：（1）反應(yīng)為（CH₃）₃Ga和AsH₃，生成為GaAs，根據(jù)質(zhì)量守恒可知還應(yīng)有CH₄，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：（CH₃）₃Ga+AsH₃

700℃

GaAs+3CH₄；
故答案為：（CH₃）₃Ga+AsH₃

700℃

GaAs+3CH₄；
（2）AsH₃中含有3個(gè)δ鍵和1個(gè)孤電子對(duì)，為三角錐形，（CH₃）₃Ga中Ga形成3個(gè)δ鍵，沒有孤電子對(duì)，為sp²雜化；
故答案為：三角錐；sp²； 
（3）AB、AC、AD、BC、BD、CD的邊長相等，AF、BF的長相等為a，F(xiàn)位于體心上，O位于正三角形BCD的重心上，在正三角形BCD中，BE為三角形BCD的高，則CE為BC的一半，如圖，設(shè)正四面體的邊長為x，CE的長為0.5x，BE=

x2-(0.5x)2

=

3

2

x，BO與OE的長之比為2：1，則BO的長為=

3

2

x×

2

3

=

3

3

x，在三角形ABO中，AO的長=

x2-( 3 3  x

)2=

6

3

x，在三角形BFO中，OF的長=

6

3

x-a=

a2-( 3 3

x)2，x=

2

3

6

a，因正四面體的邊長為x，對(duì)角線長2x，晶胞的棱長為2x×

2

2

=

2

x=

4

3

3

a，
一個(gè)晶胞中含有黃球8×

1

8

+6×

1

2

=4個(gè)，藍(lán)球在內(nèi)部，共4個(gè)，即一個(gè)晶胞中含有4個(gè)砷化鎵，密度的表達(dá)式
ρ=

m

V

=

b N A ×4

( 4 3 3 a)3

=

3 3 b

16a3NA

；
故答案為：

3 3 b

16a3NA

；

點(diǎn)評(píng)：本題考查了方程式的書寫、分子空間構(gòu)型以及雜化類型的判斷、晶胞密度計(jì)算等知識(shí)，題目難度較大，注意相關(guān)基礎(chǔ)的把握和方法的積累．